高中化學(xué)——有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)：烴[沐風(fēng)教育]

1、專題十九：烴第一部分：考點(diǎn)一、 甲烷及烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1、 甲烷的分子結(jié)構(gòu)（1） 組成與結(jié)構(gòu)名稱分子式電子式結(jié)構(gòu)式分子模型甲烷CH4（2） 空間結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及空間構(gòu)型具有正四面體結(jié)構(gòu)，其中，4個(gè)C-H鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相同，夾角相等；碳原子位于正四面體的中心，4個(gè)氫原子位于4個(gè)頂點(diǎn)。2、 甲烷的性質(zhì)（1） 物理性質(zhì)：無(wú)色無(wú)味氣體，難溶于水，密度比空氣小（2） 化學(xué)性質(zhì) 在空氣中燃燒（氧化反應(yīng)）：安靜的燃燒，火焰呈淡藍(lán)色，放出大量的熱。CH4+2O2點(diǎn)燃CO2+2H2O 與酸性KMnO4溶液溶液不褪色甲烷的氯代反應(yīng)需注意：1、 反應(yīng)條件為光照，在室溫或暗處，二者均不發(fā)生反應(yīng)，也不能用陽(yáng)

2、光直射，否則會(huì)爆炸；2、 反應(yīng)物必須用鹵素單質(zhì)，單質(zhì)的水溶液均不與甲烷反應(yīng)；3、 該反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，產(chǎn)物是五種物質(zhì)的混合物，其中HCl的量最多；4、 1mol氫原子被取代，消耗1molCl2，同時(shí)生成1molHCl，即參加反應(yīng)的Cl有一半進(jìn)入有機(jī)產(chǎn)物中，另一半進(jìn)入HCl。 與氯氣反應(yīng)（取代反應(yīng)）：有油狀物質(zhì)生成，產(chǎn)生少量白霧，試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺，最終變?yōu)闊o(wú)色。CH4+Cl2光照CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2光照CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光照CHCl3+HClCHCl3+Cl2光照CCl4+HCl甲烷在光照條件下與氯氣反應(yīng)生成的4中取代產(chǎn)物的比較：分子結(jié)構(gòu)CCl4是正四面

3、體，其余均不正，但都是四面體；俗名CHCl3：氯仿，CCl4：四氯化碳；狀態(tài)常溫下，CHCl3是氣體，其余均為液體；溶解性均不溶于水，CHCl3和CCl4是工業(yè)上重要的溶劑；密度CHCl3比水輕，其他均比水重。 高溫分解：CH4高溫C+2H2 工業(yè)制炭黑（3） 存在和用途 甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。 天然氣是一種高效、低耗、污染小的清潔能源，還是一種重要的化工原料。3、 烷烴（1） 概念：僅含有碳和氫兩種元素的有機(jī)物稱為烴。烴分子中的每個(gè)碳原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，且碳原子之間只以單鍵結(jié)合成鏈狀，剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合，使每個(gè)碳原子的化合價(jià)都達(dá)到飽和，這樣的烴叫飽和烴，也成為

4、烷烴。 烷烴的碳碳鍵為飽和鍵，碳原子為飽和碳原子 烷烴中的碳原子并不在一條直線上，而是呈鋸齒狀，如圖所示： 烷烴分子中失去一個(gè)或幾個(gè)氫原子所剩余的部分稱為烴基，用-R表示。 1mol的-CH3含有9mol電子，1mol的CH4含有10mol電子。（2） 通式：CnH2n+2（n為整數(shù)）。符合此通式的烴一定是烷烴。（3） 烷烴的性質(zhì) 物理性質(zhì)遞變性：烷烴的熔沸點(diǎn)較低，且隨碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔沸點(diǎn)逐漸升高；常溫下由氣態(tài)（n4）逐漸過(guò)渡到液態(tài)（5n16）、固態(tài)（n17），但新戊烷的沸點(diǎn)是9.5，常溫下呈氣態(tài)；烷烴的相對(duì)密度都較小，且隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的相對(duì)密度逐漸增大。相似性：烷烴不溶于水

5、而易溶于有機(jī)溶劑；液態(tài)烷烴的密度均小于1gcm-3 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性：烷烴通常較穩(wěn)定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，也不能與強(qiáng)酸強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)。氧化反應(yīng)：烷烴都具有可燃性，在空氣或氧氣中完全燃燒生成CO2和H2O CnH2n+2+3n+12O2點(diǎn)燃nCO2+n+1H2O取代反應(yīng)：在光照條件下，烷烴與鹵素單質(zhì)可發(fā)生取代反應(yīng)。4、 烴類的熔沸點(diǎn)規(guī)律（1） 有機(jī)物一般為分子晶體，在有機(jī)同系物中，隨著碳原子數(shù)增加，相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，熔沸點(diǎn)逐漸升高。（2） 常溫下，n4的烴呈氣態(tài)，新戊烷也呈氣態(tài)。（3） 分子式相同的烴，支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低。（4） 互為同分異構(gòu)體的芳香烴及其衍生物的熔沸點(diǎn)

6、，一般來(lái)說(shuō)，鄰位間位對(duì)位二、 乙烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、 乙烯的組成與結(jié)構(gòu)分子式電子式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式結(jié)構(gòu)式模型空間結(jié)構(gòu)C2H4CH2=CH26個(gè)碳原子在同一個(gè)平面上（1） 乙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式不能寫成CH2CH2，必須把其中的碳碳雙鍵體現(xiàn)出來(lái)；（2） 分子中含有碳碳雙鍵的鏈烴稱為烯烴。單烯烴的通式為CnH2n（n2）；2、 乙烯的物理性質(zhì)：無(wú)色稍有氣味氣體，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，密度比空氣略小。3、 乙烯的化學(xué)性質(zhì)（1）氧化反應(yīng) 在空氣中燃燒：火焰明亮，伴有黑煙，放出大量的熱CH2=CH2+3O2點(diǎn)燃2CO2+2H2O 與酸性KMnO4溶液反應(yīng)：溶液褪色，說(shuō)明乙烯比較活潑，易被強(qiáng)氧化劑氧化5CH2=CH2+

7、12KMnO4+18H2SO410CO2+12MnSO4+6K2SO4+28H2O除去甲烷中混有的乙烯，不能用酸性KMnO4，應(yīng)用溴水或溴的四氯化碳溶液。（3） 乙烯的加成反應(yīng)有機(jī)物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)叫加成反應(yīng)。CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br（將乙烯通道溴水中，溴水褪色。）CH2=CH2+H2O催化劑、加熱、加壓CH3CH2OH（工業(yè)上用于制取乙醇。）1、 不能用乙烯與H2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為乙烷除去乙烯，因?yàn)樵摲磻?yīng)條件不及控制，且無(wú)法保證恰好完全反應(yīng)；2、 溴水不僅可以區(qū)別乙烯和烷烴，也可以除去氣態(tài)烷烴中混有的乙烯；3、 乙烯使溴的四氯化碳溶

8、液褪色與使酸性高錳酸鉀溶液褪色的原理不同，前者發(fā)生的是加成反應(yīng)，后者發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。CH2=CH2+HCl催化劑CH3CH2Cl（用于制備氯乙烯。）（4） 加聚反應(yīng)在適宜的溫度、壓強(qiáng)和有催化劑存在的條件下，乙烯可以通過(guò)加成聚合反應(yīng)生成高分子化合物聚乙烯。nCH2=CH2催化劑CH2-CH2n注意：因聚乙烯、聚丙烯等高分子化合物中不含碳碳雙鍵，故這些物質(zhì)不能使酸性高錳酸鉀或溴水褪色；加聚產(chǎn)物中因n不同，所得物質(zhì)為混合物，無(wú)固定的熔沸點(diǎn)。4、 乙烯的來(lái)源和用途（1） 乙烯的來(lái)源從石油中獲得乙烯，已成為目前工業(yè)上生產(chǎn)乙烯的主要途徑。乙烯是石油的裂解產(chǎn)物，乙烯的產(chǎn)量可以用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的石油化工

9、發(fā)展水平。（2） 乙烯的用途： 乙烯是重要的化工原料，可以用來(lái)制作聚乙烯塑料、聚乙烯纖維、乙醇等。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以用作植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和催熟劑。香蕉可產(chǎn)生乙烯，沒(méi)熟的果實(shí)可以跟香蕉裝在一個(gè)袋子里放幾天。三、 苯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、 苯的分子組成和結(jié)構(gòu)（1） 表示方法分子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式模型C6H6（2） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：苯分子中的6個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子都在同一平面上，苯分子中的6個(gè)碳原子構(gòu)成一個(gè)正六邊形，鍵角均為120，碳碳鍵長(zhǎng)完全相等，且介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間。苯環(huán)不是單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)，其中的碳碳鍵是完全相同的。2、 苯的物理性質(zhì)：無(wú)色有特殊氣味液體，密度比水小，不溶于水易溶于有機(jī)溶劑，沸點(diǎn)較低

10、，易揮發(fā)，有毒。（1） 當(dāng)溫度低于5.5時(shí)，苯就會(huì)凝結(jié)成無(wú)色的晶體（2） 苯是一種常用的有機(jī)溶劑，能將溴水碘水中的溴、碘萃取出來(lái)。苯+溴水：有機(jī)層呈橙紅色；苯+碘水：有機(jī)層呈紫紅色。3、 苯的化學(xué)性質(zhì)（1） 氧化反應(yīng) 可燃性：苯的含碳量很高，故燃燒時(shí)產(chǎn)生明亮的火焰和濃煙。C6H6+152O2點(diǎn)燃6CO2+3H2O 酸性KMnO4：不褪色（2） 取代反應(yīng) 能發(fā)生鹵代反應(yīng)： 能發(fā)生硝化反應(yīng)：（3） 加成反應(yīng)：能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)四、 同系物與同分異構(gòu)體1、 同系物（1） 概念：結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)稱為同系物。（2） 性質(zhì)：同系物之間由于結(jié)構(gòu)相似（分子組成上相差一

11、個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)、相對(duì)分子質(zhì)量相差14或14的整數(shù)倍），只是碳鏈長(zhǎng)度不同，故他們的物理性質(zhì)隨碳原子數(shù)的增加呈現(xiàn)規(guī)律性變化，而化學(xué)性質(zhì)相似。 同系物的組成元素必須相同； 同系物必須具有相同的通式； 同系物結(jié)構(gòu)相似，但不是完全相同。2、 同分異構(gòu)體：具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。（1） “同分”是指分子式相同，而不是相對(duì)分子質(zhì)量相同；（2） “異構(gòu)”是指結(jié)構(gòu)不同，包括碳鏈異構(gòu)（碳骨架不同）、位置異構(gòu)（官能團(tuán)在碳鏈上的位置不同）和官能團(tuán)異構(gòu)（官能團(tuán)的種類不同，屬于不同類物質(zhì)，也叫異類異構(gòu)）第二部分：解題技巧一、 有機(jī)物分子中碳

12、原子的成鍵特點(diǎn)1、 成鍵數(shù)目多：碳原子有四個(gè)價(jià)電子，可以形成4個(gè)共價(jià)鍵。2、 成鍵方式多：碳原子可以與其他原子形成共價(jià)鍵；碳原子之間也可以相互成鍵，既可以形成碳碳單鍵，也可以形成雙鍵或三鍵。3、 分子結(jié)構(gòu)多：碳原子可以相互結(jié)合成長(zhǎng)短不一的碳鏈，也可以含有支鏈；碳原子還可以結(jié)合成碳環(huán)。例1：下列說(shuō)法正確的是（ ）A 分子組成符合CnH2n的烴，一定時(shí)飽和烴B 甲烷是烷烴中最簡(jiǎn)單的烴，也是含碳量最低的烴C 所有的飽和烴分子中，碳原子之間都是鏈狀結(jié)構(gòu)D 可以利用乙烷和氯氣的取代反應(yīng)制取純凈的一氯乙烷解析：A項(xiàng)，可以是烯烴，屬于不飽和；B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，飽和烷烴中有可能含有碳環(huán)，不是鏈狀；D項(xiàng)無(wú)法純凈。

13、二、 幾類烴的性質(zhì)比較1、 幾類烴性質(zhì)的比較：見(jiàn)附表012、 烴與液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性KMnO4溶液反應(yīng)的比較：見(jiàn)附表023、 取代反應(yīng)和加成反應(yīng)的區(qū)別：例2：下列有關(guān)烴的性質(zhì)的描述正確的是：（ C ）A. 光照乙烷與氯氣的混合氣體時(shí)，氣體顏色會(huì)慢慢變淺并可得到正四面體型分子B. 己烯、己烷、苯均可使溴水褪色，褪色原理相同C. 甲烷、苯均不能使酸性KMnO4溶液褪色，但二者仍具有還原性D. 實(shí)驗(yàn)室中可用H2除去乙烷中的乙烯例3：下列反應(yīng)中，與由乙烯制備氯乙烷的反應(yīng)類型相同的是（ A ）A. 由苯制備環(huán)己烷 加成反應(yīng)B. 由乙烷制備氯乙烷 取代反應(yīng)C. 將乙烯通入酸性KMnO4溶液

14、中 氧化反應(yīng)D. 有蛋白質(zhì)制備氨基酸 脫水縮合，屬于水解反應(yīng)三、 烷烴的同分異構(gòu)體1、 同分異構(gòu)體書寫（1） 降碳法（適用于烷烴）：書寫時(shí)要做到全面避免不重復(fù)，具體規(guī)則為主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列由鄰到間，碳滿四價(jià)。例4：寫出分子式為C7H16的所有有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。（2） 插入法（適用于烯烴、炔烴、酯、醚、酮類等）：所謂“插入法”是將官能團(tuán)拿出，利用降碳法寫出剩余部分的碳鏈異構(gòu)，再找官能團(tuán)（相當(dāng)于取代基）在碳鏈上的位置（C和H原子間或C和C原子間），將官能團(tuán)插入，產(chǎn)生位置異構(gòu)。書寫要做到思維有序，如按照碳鏈異構(gòu)位置異構(gòu)官能團(tuán)異構(gòu)的順序書寫，也可按照官能團(tuán)異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)

15、位置異構(gòu)的順序書寫，不管按照哪種方法書寫都必須注意官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和官能團(tuán)位置的等同性，防漏寫和重寫。寫出A()屬于酯類化合物且分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。6種（3） 取代法（適用于鹵代烴、醇、醛、羧酸等）例5：書寫分子式為C5H12O的同分異構(gòu)2、 同分異構(gòu)體數(shù)目的確定方法（1） 烴基數(shù)目法：甲基、乙基、丙基分別有1、1、2種結(jié)構(gòu)。丁基有4種結(jié)構(gòu)，則丁醇、戊醛、戊酸、一氯丁烷等都有四種同分異構(gòu)體。（2） 替代法：若烴分子中有n個(gè)氫原子，則其m元氯代物與（n-m）元氯代物的同分異構(gòu)體數(shù)目相同。如二氯苯(C6H4Cl2)有三種同分異構(gòu)體，四氯苯也有三種同分異構(gòu)體(將H替代Cl)；

16、又如CH4的一氯代物只有一種，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一種。（3） 等效氫法：等效氫法是判斷同分異構(gòu)體數(shù)目的重要方法，其規(guī)律為同一碳原子上的氫原子等效；同一碳原子上的甲基上的氫原子等效；處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效的（相當(dāng)于平面成像時(shí)，物與像的關(guān)系）。有幾種等效氫，一鹵代物就有幾種。例6：烯烴、一氧化碳和氫氣在催化劑作用下生成醛的反應(yīng)，稱為羰基合成，也叫烯烴的醛化反應(yīng)。由乙烯制丙醛的反應(yīng)為CH2=CH2+CO+H2CH3CH2CHO。由化學(xué)式為C4H8的烯烴進(jìn)行醛化反應(yīng)，得到的醛的同分異構(gòu)體可能有（ ）A2種 B3種 C4種 D5種【解析】要注意題目本身所帶的信息，從給出烯烴的

17、醛化反應(yīng)信息來(lái)看，烯烴C4H8發(fā)生醛化反應(yīng)生成C5H10O，該醛可進(jìn)一步表示為C4H9CHO，只要分析CHO取代C4H10的不同等效氫就可以，共四種選C。附表01甲烷乙烯苯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH4CH2=CH2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)只含單鍵的飽和烴碳碳雙鍵、不飽和介于雙鍵和單鍵之間空間構(gòu)型正四面體平面平面物理性質(zhì)無(wú)色氣體、難溶于水無(wú)色液體，不溶于水化學(xué)性質(zhì)燃燒易燃，完全燃燒生成CO2和H2O溴（CCl4）不反應(yīng)加成反應(yīng)取代反應(yīng)（FeBr3催化）酸性KMnO4不反應(yīng)氧化反應(yīng)不反應(yīng)主要反應(yīng)類型取代加成、聚合加成、取代附表02液溴溴水溴（CCl4）酸性KMnO4溶液烷烴與溴蒸氣在光照條件下發(fā)生取代不反應(yīng)，液態(tài)烷烴可發(fā)生萃取

18、而使溴水褪色不反應(yīng)，互溶，不褪色不反應(yīng)烯烴加成反應(yīng)加成反應(yīng)加成反應(yīng)氧化反應(yīng)，褪色苯一般不反應(yīng)，催化條件下取代不反應(yīng)，苯可萃取溴水中的溴而使溴水褪色不反應(yīng)，互溶，不褪色不反應(yīng)第三部分：方法歸納一、 烷烴的命名1、 習(xí)慣命名法按烴中的碳原子數(shù)叫“某烷”，10個(gè)C以下用“天干”數(shù)表示（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸），10C以上就用中文“十一、十二”等表示。支鏈用正異新。2、 系統(tǒng)命名法（1） 選主鏈，稱“某烷”：就長(zhǎng)不就短。選擇分子中最長(zhǎng)碳鏈做主鏈。（2） 找支鏈，就近不就遠(yuǎn)。從離取代基最近的一段編號(hào)。（3） 命名： 就多不就少。若有兩條碳鏈等長(zhǎng)，以含取代基多的為主鏈。 就簡(jiǎn)不就煩。若離兩端等距離的位置同時(shí)出現(xiàn)不同的取代基時(shí)，簡(jiǎn)單的取代基先編號(hào)（若為相同的取代基，則從哪端編號(hào)能使取代基位置編號(hào)之和最小，就從哪一端編起）。 先寫取代基名稱，后寫烷烴的名稱；取代基的排列順序從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；相同取代基合并以漢字字?jǐn)?shù)標(biāo)明數(shù)目；取代基的位置以主鏈碳原子的阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)標(biāo)明寫在表示取代基數(shù)目的漢字之前，位置編號(hào)之間